出品：科普中國
製作：古明地戀
監製：中國科學院計算機網路資訊中心
何物巖上作圖畫？恰如天書留世間。
青藏高原的地層，是一本讀不完的天書。那裡幅員遼闊，群山聳立，地殼運動強烈，海陸變遷頻繁，填海造陸只需短短數千萬年。8000萬年前，這塊今日被稱為“世界屋脊”的內陸高原仍是一片海洋，各種遠古生物在其中繁衍生息，留下了無數的生命遺蹟。這些遺蹟埋藏在海底，在漫長的歷史變遷中化為化石，鐫刻在青藏海底的層巖巨淵中，又隨著地殼運動造就的群山峻嶺，變為喜馬拉雅山上的一塊小小化石。
壯美的青藏高原，群山之間蘊藏著無數的古生物資源。圖片來源：Britannica
青藏高原是世界上地層發育最全的地區之一。自古至今，日積月累的各時代近40000米總厚的高原地層分佈在高聳的山脈之中，古生物遺蹟的沉積記錄既完整又齊全，是研究全球生物演化歷史難得的地區之一。然而，受到高寒缺氧的限制，青藏的科考事業十分艱難。直至20世紀80年代，青藏高原的古生物工作程度還很低，大片區域的研究還是一片空白，較系統、較詳細的地層研究更是少之又少。
但惡劣的環境絲毫沒有動搖中國古生物人的鬥志。近些年來，一批又一批的科考人接力前往青藏，開展對青藏地質和古生物的考察。他們頭頂天山鵝毛雪，面對戈壁大風沙，前輩在西藏科考的文獻，便是他們的地圖；手裡的一把地質錘，則是他們的武器。在一代代人的努力下，青藏化石天書的早期生命之頁——全吉山地區的埃迪卡拉生物群，終於被中科院南京古生物研究所的學者翻開。
一路向山，燈影闌珊
1947年，在澳大利亞南部的埃迪卡拉山區元古宙地層頂部，發現了一個含有大量軟體動物化石的地層。此動物群包括可能的腔腸動物、環節動物、節肢動物，以及一些早已滅絕的神秘生物，被命名為埃迪卡拉生物群。它們體型獨特，無口無腸，身軀扁平，不會移動，體型多呈盤狀、管狀和葉片狀。這些動物是迄今已知最早的複雜多細胞生物，向我們展示了寒武紀生命大爆發之前地球生物的原始模樣，對理解早期動物演化和古地理具有重大意義。
狄更遜水母，埃迪卡拉生物群最有代表性的動物。圖片來源：Wikipedia
在那之後，在全球很多地區都發現了類似的生物和近似種類。而在中國，李四光、趙亞曾早在1924年就命名了相當於埃迪卡拉紀的地層，並於1963年正式定名為 “燈影組”，年代在 5.5~5.39億年前的埃迪卡拉紀晚期。
“燈影組”得名於湖北宜昌縣境內長江的燈影峽。2000年起，中科院南京古生物研究所前寒武紀課題組在湖北三峽地區進行了長期的工作。在野外地質勘查時，學者們注意到有些農戶的屋頂蓋著從埃迪卡拉紀地層中挖取的薄石板；在徵求房主們的同意後，他們便上房研究，沒想到真的有了發現：大量的遺蹟化石躺在瓦片中，似乎正等待著他們的到來。
湖北宜昌的燈影峽，風景秀麗。圖片來源：隨意窩
之後的2011年，周傳明、陳哲、王偉和關成國再一次來到這裡。當他們走到一家農家小院時，發現農民正在更換新瓦，從屋頂換下來的石板擺放在地上。科學家們立刻興奮起來，熟練地開始了調查。功夫不負有心人，石板中就儲存著埃迪卡拉生物的化石；在之後的幾年中，他們在該地區又陸陸續續發現了400多塊埃迪卡拉化石，包括十多個類群：典型的埃迪卡拉化石(Hiemalora、Pteridinium, Rangea和 Charniodiscus，以及一些從未在世界其他地方發現的新物種，如中空的，由一個個圓環堆疊而成的管狀化石, “霧河管”，以及夷陵蟲和只有一塊化石的燈影恰尼蟲（Paracharnia dengyingensis）。
典型的埃迪卡拉生物夷陵蟲。圖片來源：nature
燈影恰尼蟲的化石。圖片來源：參考文獻[4]
“燈影組”一直分佈到黔中、滇東、陝南、川西。在那之後，中國科學家一路向西，漫步遺塵。從貴州、川西再向西走，便到了遼闊的青藏高原，對青藏埃迪卡拉紀的探索也宣告開始。
蟲名恰尼，定時靠你
2020年7月，中科院南京古生物研究所早期生命研究團隊與北京大學、成都理工大學的科研人員合作前往青藏高原進行考察。這次科考有著新面孔：龐科，歐陽晴、郎鹹國等人，也有陳哲和周傳明等老熟人。他們於柴達木板塊北緣的全吉山地區發現了典型的埃迪卡拉生物群化石。這是繼湖北三峽地區之後，在中國發現的第二個埃迪卡拉生物群化石產地，也是迄今在青藏高原發現的最古老的化石生物群。
這些在皺節山組新發現的埃迪卡拉化石以恰尼蟲（Charnia）為代表。恰尼蟲是埃迪卡拉紀晚期固著生長於海底的葉狀體生物，具有葉片狀外形，沒有口，也沒有消化和運動系統，推測是以水中游離的營養成分為食。儘管恰尼蟲的外觀像蕨類植物，但因為它出產於無光照抵達的深水環境下的沉積物中，因此它一定是動物，而不是營光合作用的植物。
恰尼蟲的3D復原圖。圖片來源：Free 3D
恰尼蟲的發現具有重大的意義，它是第一個被承認的前寒武紀複雜宏體生物化石，也是埃迪卡拉生物群中最典型的化石之一，因此，它的發現意味著柴達木板塊曾經生活著埃迪卡拉生物，並可根據恰尼蟲的生存時間——距今約5.74-5.4億年前，來初步判定地層的年代。
皺節山組發現的恰尼蟲化石。圖片來源：參考文獻[7]
跡名陝西，借石定地
另外，在皺節山組發現了數量更為豐富的陝西跡（Shaanxilithes）化石，超過600個。陝西跡是一種具有密集排列橫紋的條帶狀化石，“橫紋”的間距通常在0.34mm，總長度範圍在2～3cm，寬度範圍為1～5mm。陝西跡的所屬類群和形態尚不完全清楚，但中國科學家王欣依據7個化石產地的資料以及大量的化石證據，將它的三維形態復原為由一系列套杯結構形成的內管和具有塑性(具褶皺)的薄膜狀外管共同組成的“管中管”結構，較為可信地還原了它的生存狀態。
套管狀的陝西跡復原，應沒有復原軟體部分而只體現了硬質殼體。 圖片來源:參考文獻[6]
它的外管原始成分可能為柔軟的有機質，具有一定的塑性，起到包裹並固定內管的作用；內管成分可能是硬度稍大的幾丁質，起到支撐、保護中心空腔的作用。同時，王欣根據研究提出，陝西跡與現生深海管狀蠕蟲類在形態上具有極高的相似性，並傾向於將陝西跡分類於環節動物多毛綱，是生存於淺海環境中，管體始端插入泥質或者砂質基底中營固著底棲生活的“埃迪卡拉紀管蟲”。
研究員在皺節山發現的陝西跡化石。圖片來源：參考文獻[7]
現代的多毛綱管蟲。圖片來源：YouTube
陝西跡最早報道於陝南寧強地區的晚埃迪卡拉紀燈影組，代表接近正常海洋環境的地層；在後來，陝西跡被普遍發現在距今5.5~5.39億年的地層中，包括華南、華北、印度、西伯利亞和奈米比亞，成為晚埃迪卡拉紀地層劃分和對比的潛在標準化石。
天書已鑄，人敢來翻
恰尼蟲和陝西跡在皺節山組的共同出現，說明這個地區的時代很可能是距今5.5-5.39億年前，與湖北地區的埃迪卡拉紀燈影組處於同時期；同時，科學家們發現皺節山組的地層與指示寒冷冰凍氣候的紅鐵溝組冰磧岩緊密相連。冰磧岩是由冰川直接堆積而形成的岩石，它們的出現說明在當時的柴達木盆地有冰川和寒冷氣候活動。因此，研究員們推測埃迪卡拉紀的柴達木盆地可能位於溫帶或寒帶，而非一貫認為的熱帶地區。
冰磧岩是冰川直接堆積而形成的，或是冰川和冰川海洋作用形成的岩石。 圖片來源：AGU Blogosphere
除此以外，科學家們還發現了另外一個微妙的聯絡。皺節山的地段產出陝西跡化石，而同時代的華北地層西緣和南緣也產出陝西跡化石；正巧的是，這兩處的地層都由冰磧岩和砂岩組成，表明柴達木板塊在當時可能位於華北板塊附近，估量了青藏高原的這個板塊在埃迪卡拉紀的地理位置。
由此，青藏地層天書的扉頁被中國的青年古生物學家翻開。雖然在以後，隨著新的探索，現在的這篇“扉頁“可能會成為第二頁、第三頁，但並無妨這次探索為青藏地層天書關於早期生命的化石記錄增添了濃重的一筆。這本天書，以及日後編撰的青藏地質書籍，可以增加一句——“距今5.5~5.39億年前，在多細胞生物開始輻射的埃迪卡拉紀，青藏高原柴達木板塊曾位於溫寒帶，是一片接近華北板塊的淺海。”
參考文獻：
[1]魏振聲,譚嶽巖. 西藏地層概況[J]. 青藏高原地質文集,1983(05):1-38.
[2]華洪,蔡耀平,閔筱,柴姝,代喬坤. 埃迪卡拉紀末期管狀動物的“大輻射”[J]. 西北大學學報(自然科學版),2020,50(02):141-174.
[3]房瑞森,梁悅,華洪,張志飛. 埃迪卡拉紀晚期疑難化石Shaanxilithes在雲南會澤朱家箐剖面的首現及其意義[J]. 古生物學報,2021,60(01):25-41.
[4]劉許生. 全球唯一燈影恰尼蟲[J]. 國土資源導刊,2012,9(06):75-76.
[5]丁啟秀,陳憶元. 湖北峽東地區震旦紀軟軀體後生動物化石的發現及其意義[J].地球科學,1981(02):53-57+276.
[6]Wang X, Zhang X, Zhang Y, et al. New materials reveal Shaanxilithes as a Cloudina-like organism of the late Ediacaran[J]. Precambrian Research, 2021, 362: 106277.
[7]Pang K, Wu C, Sun Y, et al. New Ediacara-type fossils and late Ediacaran stratigraphy from the northern Qaidam Basin (China): Paleogeographic implications[J]. Geology, 2021.
